Lasertechnik zur Herstellung von Solarzellen
Fraunhofer HHI: Schwarzes Silizium durch Femtosekunden-Laserpuls
Forscher des Heinrich-Hertz-Instituts (HHI) nutzen durch Oberflächenveränderung von Silizium-Solarzellen mit Lasertechnik den bisher ungenutzten Infrarotanteil für die Energiegewinnung und steigern dadurch den Wirkungsgrad.
Da sich die mit Laser behandelten Flächen schwarz färben, spricht man auch von Schwarzem Silizium oder von Black-Silicon-Solarzellen.
Das Fraunhofer HHI hat ein Verfahren entwickelt, bei dem die mit ultrakurzen Laserblitzen, also den Femtosekunden-Laserpuls, behandelten Oberflächen der Solarzellen den bisher ungenutzten Infrarotanteil für die Energiegewinnung absorbieren. Außerdem erlaubt der in Goslar entwickelte Prozess die Bildung der Vorderseitentextur und der Emitter in einem Schritt. Der Prozess verringert damit die zur Herstellung von Solarzellen benötigten Schritte etwa um die Hälfte.
Die hergestellten Solarzellen zeichneten sich durch Stromdichten im Bereich 38 mA/cm² < Jsc < 42 mA/cm² aus. Möglich ist die recht hohe Stromdichte durch die erhöhte Infrarotabsorption. Der Wirkungsgradrekord wurde innerhalb eines vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) geförderten zweijährigen Verbundprojektes erreicht. Das realistische Potenzial der Black Silicon Solarzellen sehen die Forscher bei 1 Prozent Wirkungsgradgewinn absolut im Vergleich zu Standard Solarzellen mit einem Potenzial von etwa 15 Prozent.
Die Femtosekunden Lasertechnologie bildet die Basis der Entwicklungen. Der Einsatzort der Lasertechnologie ist die reine Solarzelle aus schwarzem Silizium. Der Prozess lässt sich auch für einseitige Solarzellentexturen, zur Oberflächenvergrößerung und zur Verbesserung von mechanischen Hafteigenschaften solarzellenspezifisch benötigter Schichten verwenden.
